侧风下大学生方程式赛车气动性能研究

以大学生方程式赛车为研究对象,采用横摆模型法对不同侧风下的赛车气动特性进行了CFD仿真和试验研究,得到了相应的气动力系数,并对不同侧风下流场中速度以及压力的分布进行了分析,探究了气动力系数和尾部流场的差异.结果表明,赛车的阻力系数和侧向力系数随横摆角的增大而增大,而升力系数并不随横摆角线性变化.赛车的下压力主要由前后翼提供,随着横摆角的增大,后翼所提供的下压力逐渐减小,而底板所提供的下压力则逐渐增大.车身所提供的阻力随横摆角的变化更为敏感.不同横摆角下,赛车尾部的涡流分布存在较大差异.

基于虚拟控制律的智能车辆纵横向联合控制策略

综合考虑智能电动车辆动力学方程中轮胎纵、横向力之间的耦合,使得纵向和横向控制器耦合在一个相互联系的控制结构中。纵向控制器基于串级控制结构,用于速度跟踪和力矩控制。基于纵向滑动率和控制力矩的虚拟控制律跟踪时变的纵向速度,设定时变控制矩阵的时变项边界从而获得纵向控制稳定的条件;提出一种跟踪期望横摆角横向控制方法,在车辆当前行驶位置和道路预瞄点之间实时规划逼近目标路径的虚拟路径。采用基于上界的滑模变结构策略跟踪期望横摆角,使车辆实现自动驾驶,参考速度由给定跟踪路径获得。横向控制基于静状态反馈控制、期望横摆角度控制及期望横摆角控制通过Matlab/Simulink仿真对比,验证了联合控制策略的有效性。

新概念汽车模型风洞试验研究

用模型风洞对新概念车在不同横摆角下纵对称面上压力系数、整车气动力和气动力矩的变化以及纵对称面尾部流态分布进行了试验研究。通过和同等试验条件下典型汽车的气动性能对比,由于新概念车良好的外部流线,其气动性能明显优于典型汽车。

偏置追尾事故车辆运动学参数仿真研究

为了深度研究追尾事故车辆的运动行为,在PC-Crash仿真环境下建立车辆追尾事故模型,考虑相对碰撞速度、偏置度和追尾车辆碰撞前减速度、车轮转角等变量,获得车辆的加速度、横摆角和横摆角速度等运动学参数。研究结果表明:偏置度为20%时,追尾车辆和被追尾车辆的横摆角最大,易诱发侧翻或碰撞固定物等二次事故;两车相对碰撞速度越大,追尾车辆和被追尾车辆的最大加速度越大而碰撞持续时间越短。研究结果可为驾驶人的行为决策、事故再现以及车辆的安全设计提供理论依据和数据支撑。

客车模型风洞试验研究

通过对典型客车模型风洞试验过程、方法以及试验数据的分析介绍,给出了客车模型在60m/s风速时,气动阻力系数随横摆角的变化关系曲线,零横摆角时的表面压力分布。研究结论可为客车空动力学特性、客车的设计和选型提供参考。

并联型混合动力牵引车侧向稳定性研究

在测试并联型混合动力牵引车侧向稳定性时,车辆加速情况下,车辆质心侧偏角及横摆角速度易发生变化,导致传统单一控制稳定性差。文中以并联型混合动力汽车为探究目标,通过联合控制策略对车辆侧向稳定性进行分析。通过构建车辆四自由度数学模型,分析混合动力牵引车力学特性,以车辆HSRI轮胎模型为基础构建车轮二自由度双轨模型,对车辆侧向稳定控制进行分析,在考虑车辆加速不稳定状态情况下,通过控制车辆横摆角速度及质心侧偏角两个变量,实现联合控制策略,对车辆轨迹及动力进行控制以完成车辆侧向稳定性分析。实验证明,通过运用联合控制策略可实现对车辆的侧向稳定控制。

稳态侧风作用下类客车形体气动特性分析

以提高客车高速行驶时侧风安全性为目的,利用计算流体动力学方法建立类客车形体稳态侧风工况下的数值计算模型,研究其在不同横摆角下的空气动力学特性.计算结果表明:气动升力系数和气动侧力系数随着横摆角的增加而增加,气动阻力系数对横摆角变化不敏感,呈现先增加后减小的趋势.增加顶盖与侧围过渡圆角,增加侧围与后围过渡圆角,减小顶盖倾角都能不同程度地降低气动力系数,对改善客车高速行驶时侧风稳定性有较好的效果.模型的风洞试验数据验证了数值计算方法的准确性,计算结果为客车造型设计提供了理论依据.

基于多孔介质材料和仿生设计的汽车阻流板减阻机理

为了解决传统阻流板自身气动阻力过大的问题,提出了多孔介质阻流板和仿生阻流板两种新结构方案。利用计算流体动力学方法分析了两种方案在不同横摆角工况下的气动阻力变化规律,揭示了两种新结构的减阻机理;相比传统阻流板,两种新结构的气动阻力峰值分别减小了3.3%和4.7%。在此基础上,提出了仿生阻流板和侧裙的组合结构方案,解决了传统阻流板中大横摆角时整车气动阻力增大的问题;相比传统阻流板,组合结构的气动阻力峰值减小了10.7%。比例模型风洞试验验证了所提方案的正确性。

某带附加台架汽车模型风洞试验精度验证

设计了一种简便的用于汽车模型风洞高速试验段的试验台架,用步进电机控制台架地板正反转以模拟不同横摆角工况,抬高的台架地板能有效消除风洞地板边界层的影响。利用计算流体动力学软件建立了数学模型,计算和分析了台架地板直径对气动力的影响规律及不同风速和横摆角工况下的气动特性,计算结果与风洞试验结果吻合较好,气动力误差在8%以内。研究结果表明,该风洞台架试验精度达到工程要求,对汽车模型风洞试验方案设计具有一定的参考意义。

骑车人躯干姿态对头部损伤影响研究

为研究电动二轮车与SUV正面碰撞事故形态中,骑车人头部损伤指标(HIC)与躯干横摆角、前倾角及参与方碰撞速度的关系,基于MADYMO软件验证后的运动型多用途车(SUV)与电动二轮车多刚体模型设计仿真试验。结果表明:骑车人HIC值随躯干横摆角的增大逐渐减小;电动二轮车车速不超过15 km/h或SUV车速超过50 km/h时,骑车人HIC值随躯干前倾角的增大逐渐减小;电动二轮车车速超过15 km/h或SUV车速不超过50 km/h时,骑车人HIC值随躯干前倾角的增大先增大后减小;提前同时增大骑车人躯干横摆角和前倾角可降低骑车人头部损伤程度。

分布式驱动电动汽车直线行驶双模式控制

为使分布式驱动电动汽车在不同工况下能够保持直线行驶,摒弃传统的单一控制变量和单一控制模式的方法.基于CarSim和Matlab/Simulink联合仿真平台,针对车辆在不同工况下的受力特点和不同控制方法的控制特点,提出双模式控制策略.即在车辆行驶速度较低且侧向风速度较小时,采用带有加权比重的侧向位移和横摆角联合控制的终端滑模变结构控制模式;在车速较高且侧向风速度较大时,利用模糊控制对无法建立精确数学模型的系统具有很好控制效果的特点,对横摆角采用模糊控制模式.研究结果表明,车辆在低速行驶和高速行驶,有侧向风和无侧向风的情况下,均能很好地维持直线行驶.该控制策略比传统的单变量侧向位移终端滑模控制和单变量横摆角终端滑模控制的效果都要好,精度更高,大大地提高了车辆的行驶安全性.

基于模糊控制器的无人车的轨迹控制

提出了将模糊逻辑控制器(FLC)用于无人车的轨迹跟踪问题,同时考虑了车辆路径跟踪过程中关于误差的预测.提出了用横向误差和横摆角误差切换的方法来调节无人车的预测轨迹误差,使其跟踪预期的轨迹.最后用MATLAB-simulink和Carsim软件进行仿真.仿真结果表明了,所提到的模糊逻辑控制器能很好跟踪预期的轨迹.